【通用】土木工程概论 电子版.doc

第一章绪论1．识记：（1）土木工程的内涵土木工程在英语里称为Civil Engineering，译为“民用工程”。

它的原意是与“军事工程”（ Military Engineering）相对应的。

在英语中，历史上土木工程、机械工程、电气工程、化工工程都属于Civil Engineering，因为它们都具有民用性。

后来，随着工程技术的发展，机械、电气、化工都已逐渐形成独立的学科，Civil Engineering就成为土木工程的专用名词。

（2）土木工程建设的含义（★重点掌握）土木工程是指建造各类工程设施的科学技术的总称。

它既指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养维修的等技术活动；也指工程建设的对象，即建造在地上或地下、陆上或水中、直接或间接为人类生活、生产、军事、科学研究服务的各种工程设施。

（3）我国古代建筑的特点木结构占主导地位2．领会：（1）土木工程基本属性（★重点掌握）1）综合性2）社会性3）实践性4）技术上、经济上和建筑艺术上的统一性（2）现代土木工程的特点1）土木工程功能化2）城市建设立体化3）交通运输高速化3．简单应用：无4．综合应用：无第二章土木工程主要类型1．识记：（1）土木工程的主要类型（★重点掌握）建筑工程、桥梁工程、公路与道路工程、铁路工程、隧道工程、水利工程、港口城、海洋工程、给水及排水工程和环境工程等。

（2）钢筋混凝土楼盖按施工方法的分类分为现浇整体式楼盖和装配式楼盖。

（3）常见网架节点的种类网架的节点构件有焊接球节点和螺栓球节点两种。

焊接球节点有焊接钢板节点和焊接空心球节点。

（4）路面的排水坡度要求（★重点掌握）为了排水，路面及路肩应做一定的坡度，i1及i2。

它随路面的平整度而异，如混凝土路面i1为1%～1.5%；沥青路面i1为1.5%～2.5%；i2一般较i1大1%～2%。

2．领会：（1）房屋工程的分类（★重点掌握）房屋工程按其层数分，有单层、多层、高层、超高层。

第一章绪论第一节土木工程的定义、特点与作用一、土木工程的定义土木工程 在国务院学位委员会的学科简介中,被定义为 建造各类工程设施的科学技术的总称,它既指工程建设的对象(建在地上㊁地下㊁水中的各种工程设施),也指工程建设所应用的材料㊁设备和所进行的勘测㊁设计㊁施工㊁保养㊁维修等技术 ㊂从该定义看出,土木工程具有以下的三层含义㊂第一层,土木工程是指各类工程设施,即工程建设的对象㊂工程设施的范围非常广泛,既包含建造在地上或地下㊁陆上或水中,直接或间接为人类生活㊁生产㊁工作㊁科研㊁国防服务的各种工程设施,又包含运河㊁水库㊁大坝㊁水渠等水利工程设施㊂如房屋建筑工程㊁道路工程㊁铁路工程㊁管道运输工程㊁隧道工程㊁桥梁工程㊁运河工程㊁堤坝工程㊁港口工程㊁电站与输变电站工程㊁飞机场工程㊁海洋平台工程㊁给水排水工程㊁防灾减灾工程㊁防护工程等㊂第二层,土木工程是指工程建设所需的工程材料和工程机械设备㊂其中,工程机械设备既包括生产土木工程材料的生产机械,也包括土木工程建设过程中的施工机械㊂第三层,土木工程是指一门学科㊂这既指勘察㊁测绘㊁规划㊁设计等科学技术活动,也指施工㊁维护㊁维修㊁保养㊁改造㊁加固㊁运行管理等生产技术活动,还包括土木工程材料性能试验㊁工程结构性能试验㊁工程安全性检测等试验技术活动㊂土木工程是一个涉及面极广的普适性行业㊂土木工程的英文为C i v i l E n g i n e e r i n g,意为 民用工程 ,它的原意是与 军事工程 (M i l i t a r y E n g i n e e r i n g)相对应的,即指除了服务于战争设施以外的㊁一切为了生活和生产所需要的民用工程设施的总称,但后来,这个界定就不那么明确了㊂按照学科的划分,地下防护工程㊁航天发射塔架等设施也属于土木工程的范畴㊂目前,土木工程已发展出许多分支,如房屋建筑工程㊁铁路工程㊁道路工程㊁飞机场工程㊁桥梁工程㊁隧道及地下工程㊁特种工程结构㊁给水排水工程㊁城市供热供燃气工程㊁港口工程㊁水利工程等学科㊂其中,有些分支,如水利工程,由于自身工程对象的不断增多及专门科学技术的发展,已从土木工程中分化出来成为独立的学科体系,但是它们在很大程度上仍具有土木工程的共性㊂土木工程的要素和目的如图11所示㊂10 2 0二、土木工程的特点土木工程作为一门应用科学技术,具有以下几个基本属性㊂1.综合性建造一项工程一般要经过勘察㊁设计㊁施工和运行管理四个阶段,需要运用工程地质勘察㊁工程测量㊁土力学㊁工程力学㊁工程设计㊁建筑材料㊁建筑设备㊁工程机械㊁建筑经济㊁工程管理等多个学科的知识,因而土木工程是一门涉及学科范围众多的综合性学科㊂2.社会性土木工程的发展伴随着人类社会的进步和社会不同历史时期的科学技术㊁管理水平的提高而发展㊂它所建造的工程设施反映出各个历史时期社会经济㊁文化㊁科学㊁技术发展的水平,因而土木工程也成为社会历史发展的见证之一㊂例如,远古时代,人们就开始修筑简陋的房舍㊁道路㊁桥梁和沟渠,以满足简单的生活和生产需要㊂后来,人们为了适应战争㊁生产㊁生活及宗教传播的需要,兴建了城池㊁运河㊁宫殿㊁寺庙及其他各种建筑物,如我国的长城㊁都江堰㊁京杭大运河(见图12)等㊂(a)京杭大运河实景图(b)地图上的大运河图12京杭大运河3.实践性影响土木工程的因素既多又错综复杂,因而土木工程是具有很强实践性的学科㊂在早期,土木工程是通过工程实践,总结成功的经验,尤其是吸取失败的教训发展起来的㊂从17世纪开始,以伽利略和牛顿开始研究的近代力学同土木工程实践结合起来,逐渐形成以材料力学㊁结构力学㊁流体力学㊁土力学㊁岩体力学等作为力学理论框架的应用学科㊂这样土木工程才逐渐从经验发展成为科学㊂在土木工程的发展过程中,工程实践经验常先行于理论,工程事故常显示出未能预见的新因素,触发新理论的研究和发展㊂从古至今,不少工程问题的处理,在很大程度上仍然依靠实践经验㊂4.技术、经济和艺术的统一性土木工程既然是为人类生活㊁生产和娱乐服务的,那么它必然与社会相应历史时期的技术㊁经济和艺术相协调㊁相统一㊂人们力求建造最经济的工程设施,用以满足使用者的各种3需求(包括审美要求)㊂而一项工程的经济性又和各项技术活动密切相关,如工程选址㊁总体规划㊁设计和施工技术等,这些都影响着工程建设的总投资㊁工程建成后的经济效益和使用期间的维修费用㊂5.建造过程的单项性土木工程一般按照建设单位的设计任务书和招标要求进行单项设计㊁单项施工,并且多数是在自然环境中建造㊂土木工程的建造周期较长,大自然和社会环境的风险较多,因而建造过程中的质量和安全问题十分重要㊂三、土木工程的地位与作用1.土木工程是关乎人类生存的基础性产业人类生存与生活离不开衣㊁食㊁住㊁行四件大事,而土木工程密切联系着每个人生活中的这四件事㊂(1)衣:纺纱㊁织布㊁制衣等均要在工厂内进行,这与土木工程间接有关㊂(2)食:打井取水(见图13),筑渠灌溉,建水库蓄水,建粮食加工厂㊁粮仓㊁冷库等,这都与土木工程间接有关㊂(3)住:人类的生活㊁生产离不开房屋建筑,这与土木工程直接有关㊂(4)行:铁路(见图14)㊁公路㊁机场㊁港口㊁码头㊁运河等交通工程设施离不开土木工程,这与土木工程直接有关㊂图13 坎儿井图14 铁路轨道2.土木工程是国民经济发展的带动性行业1)土木工程涉及行业众多土木工程的上游和下游企业很多,涉及多个部门,如冶金㊁建材㊁机械制造㊁运输等行业㊂土木工程物资消耗占全国总消耗量的比例分别为钢材25%㊁木材40%㊁水泥70%㊁玻璃76%㊁塑料25%㊁运输量28%㊂土木工程的发展带动了相关产业的发展和繁荣㊂图15 三峡大坝2)土木工程是挖掘和吸纳劳动力资源的重要平台土木工程属于劳动密集型产业,其容纳的就业人数占全社会劳动者人数的8%左右,是转移农村富余劳动力,解决就业问题的主要途径㊂同时土木工程的劳务输出是我国对外输出的重要方面㊂3)土木工程可以大幅度拉动国民经济增长政府扩大内需采取积极的财政政策时,重要的资金投向就是土木工程方面的基础建设㊂一些大型基本建设工程,投资非常巨大,如京九铁路全长超过2000k m ,预算投入超过400亿元;举世闻名的三峡工程(见图15),混凝土用量达2.643ˑ400107m3,总库容3.93ˑ1010m3,决算总投资超过2000亿元;京沪高铁工程㊁南水北调工程㊁西气东输工程㊁青藏铁路工程等的总投资均超过千亿元㊂4)土木工程能够吸收大量的消费资金当人民的生活水平提高到一定程度时,社会消费资金会有较大幅度的增加㊂这时,会出现三种情况:一是增加消费,使消费资金转化为生产资金,从而刺激生产,使经济向良性循环的方向发展;二是消费结构不合理,市场存在供不应求现象,这时消费资金的大幅增加会引起通货膨胀;三是储蓄资金增加,这对市场是潜在的压力,却不能通过市场机制用于生产,若处理不当则可能引起生产萎缩㊂如果后两种情况同时存在,问题就更为严重㊂许多国家的经验都表明,把社会消费资金(包括储蓄)吸引到住宅消费上来是一个两全其美的办法㊂一方面为社会消费资金提供了良好的出路,另一方面为土木工程提供了大量的生产资金,从而达到引导消费㊁调整消费结构,促进生产的效果㊂5)土木工程是国家实现经济宏观调控的重要方法土木工程对国民经济的发展有一定的调节作用,因此当国民经济处于萧条期时,可以通过扩大国家对公共事业的投资,如市政工程㊁高速公路等,使土木工程不衰落下去,这样也就刺激了与土木工程密切相关的行业的发展,从而引起对其他行业需求的螺旋式增长,使国民经济不出现经济萧条(或者可以缓解国民经济萧条的程度)㊂反之,当国民经济出现过热现象时,国家可通过压缩公共投资规模㊁取消对住宅消费的优惠政策等措施,抑制土木工程的发展,这样也就抑制了其他行业的发展,使国民经济走上稳定发展的轨道㊂我国实行的是社会主义市场经济,土木工程对国民经济的调节作用是通过扩大或压缩固定资产投资规模来实现的㊂例如,2008年由美国两房危机引发的全球金融海啸也波及我国,我国立即出台了4万亿的救市措施,其中60%属于基础设施和民生工程,这些都与土木工程有关㊂6)土木工程设施是国家财富的重要组成部分土木工程产值在国内生产总值中占有重要地位,能为社会创造新价值,为国家增加财富积累㊂长期以来,我国建筑业所创造的总产值和增加值,在社会总产值和国民生产总值中分别占到10%和6%左右的份额㊂土木工程创造的固定资产在固定资产形成总值中占有很大比重㊂据联合国统计,各国用于房屋建造的投资占国民经济生产总值的6%~12%㊂此外,土木工程也是政府财政收入的重要来源,其每年提供的税利额一般可占政府财政收入的10%~40%㊂7)土木工程是关系国计民生的支柱产业土木工程是国民经济的重要物质生产部门,是国民经济和社会发展的物质技术基础㊂土木工程建造的产品转给使用者之后,就形成了各种生产性和非生产性的固定资产㊂它是国民经济各物质生产部门和交通运输部门进行生产的手段,是人民生活的重要物质基础㊂美国和其他一些西方国家把土木工程与钢铁工业㊁汽车工业并列为国民经济的三大支柱,我国一直将土木工程与工业㊁农业㊁交通运输业㊁商业合称为五大物质生产部门,可见土木工程在国民经济中所占地位的重要㊂8)土木工程能够创收外汇,增加国家收入5土木工程走向国际承包市场,既能发展经济㊁扩大影响,又可以带动资本㊁技术㊁劳务㊁设备及商品输出创收外汇,这为国家的出口创汇工作起到不可磨灭的作用㊂3.土木工程在国防军事建设中的作用从古代最原始的军事工程,到当今现代化的军事建设,土木工程都一直发挥着相当重要的作用㊂特别是在军事防御方面,土木工程的作用更为突出㊂1)古代军事中土木工程的作用在冷兵器时代时,土木工程在军事防御过程中一直处于相当重要的位置㊂例如,我国长城(见图16)的修筑是为了抵御北方的游牧民族侵袭,从秦朝起一直到明朝,长城始终在军事防御上发挥着无可替代的作用㊂又如,在世界范围内,古代的城池多是以高高的城墙包围着城市,再以护城河围护着城墙,以抵御敌人的进攻(见图17)㊂毫不夸张地说,在冷兵器时代,土木工程的建设对于一个国家有着决定存亡的重要性㊂图16长城图17古代城堡2)近代军事中土木工程的作用在近代,土木工程在军事防御建设中的作用依然重要㊂如碉堡(见图18),其用砖㊁石㊁钢筋混凝土等建成,主要作用是防守㊂第二次世界大战(简称二代)时期,碉堡在德国作为避难所,在苏联作为储存场所,在日本和其他国家作为军事检查堡垒㊂在当今社会,碉堡可能已经失去了曾经在军事防御中的重要地位,但在某些领域依然具有重要的用途,如在恐怖袭击中作为避难所㊂又如防空洞(见图19),其能够有效保护人们的生命安全,减小敌军空袭带来的损失,因此,目前几乎所有的城市中高楼大厦下面都有防空洞㊂图18英国二战时的碉堡图19西柏坡防空洞3)当代军事中土木工程的作用当代军事技术发展迅速,新型武器不断地被研制出来,传统模式的攻击方式已经发生改变㊂面对不同的攻击方式,需要有不同的防御措施㊂在高技术㊁信息化的战争中,土木工程的作用显得尤为重要,不仅在军事防御中有着重要的战略意义,在军事建设的很多方面都有着重要作用,如军用机场的建设,水下潜艇基地的建设,核电站㊁核设施的建设,军港的建设, 06导弹发射塔的建设,以及军事抢险等㊂第二节土木工程的发展历史人类自出现以来,为了满足住和行及生产活动的需要,从构木为巢㊁掘土为穴的原始操作开始,到今天能建造摩天大厦㊁万米长桥,以至移山填海的宏伟工程,经历了漫长的发展过程㊂在这期间,土木工程的发展可以分为古代㊁近代和现代三个阶段㊂一、古代土木工程古代土木工程有着很长的时间跨度,它大致从新石器时代(公元前5000年)开始至17世纪中期㊂随着年代的推移,古代土木工程具有代表性的有以下几个㊂(1)中国黄河流域的仰韶文化遗址和西安半坡村遗址㊂仰韶文化(公元前5000 前3000年)是我国新石器时代的一种文化,1921年首次发现于河南渑池仰韶村,分布于黄河中下游流域,有残穴和平面为圆形㊁方形和多室联排呈矩形的地面建筑残迹(见图110)㊂西安半坡村遗址(公元前4800 前3600年,于1954年开始发掘)有很多圆形房屋的痕迹,经分析它们是直径为5~6m圆形房屋的土墙(见图111),墙内竖有木柱,支撑着用茅草做成的屋面,茅草下有起龙骨作用的密排树枝㊂半坡村遗址中现仍有木柱底的残穴和一些地面建筑残迹㊂图110河南仰韶文化遗址图111西安半坡村遗址(2)埃及法老陵墓建筑群 吉萨金字塔群(见图112)㊂其建于公元前27世纪,以古王国第四王朝法老胡夫的金字塔最大㊂胡夫金字塔(见图113)塔基呈方形,每边长230.5 m,高约146m,用230多万块巨石砌成㊂塔内有甬道㊁石阶㊁墓室等㊂图112吉萨金字塔群图113胡夫金字塔7(3)中国长城㊂公元前7世纪的春秋时期,楚国开始建造绵延数百里的长城;秦统一中国(公元前221年)后,将战国时期各国修筑的自卫长城连接起来,使其长约2500k m ㊂之后,汉朝㊁南北朝㊁隋朝直至明朝都曾大规模修筑长城㊂目前西起嘉峪关,东至山海关绵延约8850k m 的长城,是明代遗留下来的㊂图114 都江堰(4)中国四川的都江堰㊂始建于战国时期秦昭王末年(公元前256 前251年)的四川都江堰大型引水枢纽(见图114),是世界历史上最长的无坝引水工程㊂此工程以灌溉为主,兼有防洪㊁水运㊁供水等多种功能,一直沿用至今㊂其规模之大㊁规划之周密㊁技术之合理,均为前所未有㊂(5)土耳其的索菲亚大教堂(见图115)㊂公元532 537年建造于君士坦丁堡(今土耳其伊斯坦布尔)的索菲亚大教堂为砖砌穹顶(圆形球壳)㊂穹顶直径约33m ,高约55m ,支承在大跨砖拱和用巨石砌筑的巨型柱(截面约7mˑ10m )上㊂(6)中国河北的赵州桥(见图116)㊂赵州桥又称安济桥,坐落在河北省赵县汶河上㊂其建于隋代大业年间(公元605 618年),由著名匠师李春设计和建造,距今已有1400多年的历史,是世界上现存最早㊁保存最完善的敞肩式单孔圆弧弓形石拱桥㊂赵州桥全长50.82m ,桥面宽约10m ,跨度37.02m ,采用28条并列的石条砌成拱券㊂拱券矢高7.23m ㊂拱上设有4个小拱,这些小拱既能减轻桥身自重,又便于排洪,且更显美观㊂该桥在材料使用㊁结构受力㊁艺术造型和经济上都达到极高成就㊂图115 土耳其的索菲亚大教堂图116赵州桥图117 应县木塔 (7)中国山西应县木塔(图117)㊂应县木塔即佛宫寺释迦塔,建成于公元1056年,为八角形,塔高67.3m ,底层直径30.27m ㊂该塔共9层,其中8层是用3m 左右长的木柱支顶重叠而成,为一内外两环柱网㊁用交圈的扶壁拱组成的双层套筒式结构㊂应县木塔是保存至今的唯一木塔,也是我国现存的最高木结构之一㊂它经多次大地震仍完整无损,足以证明我国历史上木结构建筑的辉煌成就㊂(8)中国的宫殿及庙宇建筑㊂中国历代封建王朝建造的大量宫殿和庙宇建筑都是木构架结构㊂木构架结构是用木梁㊁木柱做成承重骨架,用木质斗拱做成大800挑檐,四壁墙体都是自承重隔断墙的一种结构(见图118)㊂图118报国寺(9)西欧的教堂建筑㊂以意大利比萨大教堂(见图119)和法国巴黎圣母院(见图1 20)为代表的西欧教堂建筑,都采用了砖石拱券结构㊂图119意大利比萨大教堂图120法国巴黎圣母院在这个历史时期,土木工程所用的材料最早只是当地的天然材料,如泥土㊁砾石㊁树干㊁树枝㊁竹㊁茅草㊁芦苇等㊂后来发展了土坯㊁石材㊁砖㊁瓦㊁木㊁青铜㊁铁㊁铅以及混合材料(如草筋泥㊁混合土等)㊂土木工程的工艺技术,最早只是利用石斧㊁石刀等简单工具,后来发展了斧㊁凿㊁钻㊁锯㊁铲等青铜和铁质工具,兴起了窑制和煅烧加工技术,以及打桩机㊁桅杆起重机等施工机械㊂工程上的分工也日益细致,分化为木工㊁瓦工㊁泥工㊁土工㊁窑工㊁雕工㊁石工㊁彩画工等㊂但是,在这个历史时期内,除了有一些经验总结和形象描述土木工程的著作,如中国的‘考工记“(公元前5世纪)㊁‘营造法式“(公元1100年),意大利的‘论建筑“(文艺复兴时期阿尔贝蒂著)外,土木工程还缺乏理论上的依据和指导㊂二、近代土木工程近代土木工程的时间跨度为从17世纪中期至20世纪中期的300年㊂这个历史时期内土木工程的主要特征是:①有力学和结构理论作为指导;②砖㊁瓦㊁木㊁石等建筑材料得到日益广泛的使用,混凝土㊁钢材㊁钢筋混凝土以及早期的预应力混凝土得到发展;③施工技术进步很大,建造规模日益扩大,建造速度大大加快㊂在这个历史时期,以下几件大事具有重要意义㊂(1)意大利学者伽利略在1638年出版的著作‘关于两门新科学的谈话和数学证明“中,9论述了建筑材料的力学性质和梁的强度,首次用公式表达了梁的设计理论㊂(2)英国科学家牛顿在1687年总结了力学三大定律,它们是土木工程设计理论的基础㊂(3)瑞士数学家欧拉1744年出版的‘曲线的变分法“建立了柱的压屈理论,得到计算柱的临界受压力的公式,为分析土木工程结构物的稳定问题奠定了基础㊂(4)1825年,纳维建立了土木工程中结构设计的容许应力分析法;19世纪末,里特尔等人提出极限平衡的概念㊂他们都为土木工程的结构理论分析打下了基础㊂(5)1824年,英国人阿斯普丁取得了波特兰水泥的专利权,1850年开始生产水泥㊂水泥是形成混凝土的主要材料,这使得混凝土在土木工程中得到广泛的应用㊂后来,在20世纪初,有人发表了水灰比等学说,初步奠定了混凝土强度的理论基础㊂(6)1859年,贝塞麦转炉炼钢法(见图121)被发明了出来,使得钢材得以大量生产,并能越来越多地应用于土木工程㊂(7)1867年,法国人莫尼埃用铁丝加固混凝土制成花盆,并把这种方法推广到工程中,建造了一座蓄水池,这是应用钢筋混凝土的开端㊂1875年,他主持建造了第一座长16m的钢筋混凝土桥㊂图121贝塞麦转炉炼钢法图122布鲁克林大桥(8)1883年, 摩天楼之父 詹莱在美国的芝加哥建造了11层住宅保险大楼㊂该楼是世界上最早用铁框架(部分钢梁)承受全部大楼里的重力,外墙仅为自承重墙的高层建筑㊂同一年(1883年),美国建成世界上第一座大跨钢悬索桥 布鲁克林大桥(见图122),其跨度为(930+1595+930)f t[(284+486+284)m]㊂1889年,法国在巴黎建成高300m的埃菲尔铁塔,该塔使用钢约8000t㊂它们是近代高层建筑结构的萌芽㊂此外,由奥蒂斯在19世纪50年代初期发明的安全升降机也使高层建筑成为可能㊂升降机最先采用的是蒸汽动力升降机,直到1857年在纽约才安装了第一台人乘坐的升降机㊂(9)1886年,美国人杰克逊首先应用预应力混凝土制作建筑配件,后又用它制作楼板㊂1930年,法国工程师弗涅希内将高强度钢丝用于预应力混凝土,克服了因混凝土徐变造成所施加的预应力完全丧失的问题㊂于是,预应力混凝土在土木工程中得到广泛应用㊂(10)土木工程在铁路㊁公路㊁桥梁建设中得到大规模发展㊂代表成果有以下几个方面㊂①1825年,英国人斯蒂芬森在英格兰北部斯托克顿和达灵顿之间修筑了世界第一条铁路,长约21k m㊂1863年,英国在伦敦建成了世界第一条地下铁道㊂②1779年,英国用铸铁建成跨度为30.5m的拱桥;1826年,英国用锻铁建成一座跨度为177m的悬索桥;1890年,英国又建成两孔主跨达521m的悬臂式桁架梁桥㊂至此,现代01桥梁的3种基本形式(梁桥㊁拱桥㊁悬索桥)相继出现㊂图123 詹天佑设计的人字形铁路③1905 1908年,中国铁路工程先驱詹天佑建造了京张(北京 张家口)铁路(见图123)㊂该铁路全长约200k m ,造价仅为当时西方各国在中国建造铁路每千米造价的1/3~1/2㊂京张铁路的修筑技术达到了当时的世界先进水平,其中,八达岭隧道长1091m ㊁列车爬坡3.33%,使该路成为当时的世界奇迹㊂④1931 1942年,德国率先修筑了总长约3860k m 的高速公路网㊂三、现代土木工程第二次世界大战结束之后,许多国家经济起飞,现代科学技术迅速发展,从而为土木工程的进一步发展提供了强大的物质基础和技术手段,开始了以现代科学技术为后盾的土木工程新时代㊂现代土木工程有如下的特点㊂1.土木工程功能化土木工程功能化,即土木工程日益同它的使用功能或生产工艺紧密结合,主要表现在以下三方面㊂(1)公共和住宅建筑物要求建筑㊁结构㊁给水排水㊁采暖㊁通风㊁供燃气㊁供电等现代技术设备结合成整体㊂(2)工业建筑物往往要求恒温㊁恒湿㊁防微振㊁防腐蚀㊁防辐射㊁防火㊁防爆㊁防磁㊁除尘㊁耐高(低)温㊁耐高(低)湿,并向大跨度㊁超重型㊁灵活空间方向发展㊂图124 海上采油平台(3)发展高技术和新技术对土木工程提出高标准要求㊂例如,发展核工业需要建造安全度极高的核反应堆和核电站;研究微观世界需要建造技术要求极高的加速器工程;发展海洋采㊁炼㊁储油事业要求建造多功能的海洋工程,如海上采油平台(见图124)㊁海上炼油厂㊁海底油库等㊂2.城市建设立体化20世纪中期以来,城市建设有以下三个趋向㊂(1)高层建筑大量兴起 图125 迪拜哈利法塔由于城市人口大量集聚,密度猛增,造成城市用房紧张㊁地价高昂,这迫使建筑物向空间发展,不少国家的高层建筑面积几乎占整座城市建筑面积的30%~40%㊂美国的高层建筑数量很多,高度在160~200m 的建筑就有100多幢㊂20多年来,中国㊁马来西亚㊁新加坡㊁韩国等国家的高层建筑得到很大的发展㊂目前,世界最高的钢筋混凝土结构建筑为450m 高的马来西亚石油双塔大厦;最高的钢混组合结构为828m 高的迪拜哈利法塔(见图125)㊂110。

第一章绪论1土木工程是建造各类工程设施的科学技术的总称，它既指工程建设的对象，既建在地上，地下，水中的各总工程设施，也指应用的材料，设备和所进行的勘测设计，施工，保养，维修等技术2 现代土木工程特点：（1）功能要求多样化（2）城市建设立体化（3）交通工程快速化（4）工程设施大型化3 土木工程的未来：（1）重大工程项目将陆续兴建（2）土木工程将向太空，海洋，荒漠开拓（3）工程材料向轻质，高强，多功能化发展（4）设计方法精确化，设计工作自动化（5）信息和智能化技术全面引入土木工程（智能化交通，ITS。

土木工程分析的仿真系统可知道设计大大提高工程结构的可靠性）（6）土木工程的可持续发展4 土木工程所需知识，能力，和素质要求：知识：土木工程的基本理论包括基础理论和应用理论、土木工程的专业知识与技术、土木工程需要的相关知识如：给水排水、供暖通风、电工电子、工程机械等。

能力：（1）自主学习能力（2）综合解决问题的能力（3）争强，创新能力（4）协调管理能力素质：1、要富有想象力和创造力2、有很强的适应性，能够适应在各种条件和场合下工作3、在技术和实践中能够积极开展思考并不断进取4、有很强的人际交往能力，能有效的与专业人员、客户和现场人员进行交流5、应具备正确的决策能力，因为土木工程时常涉及很大的经济问题。

第二章土木工程材料1砖分类：按生产工艺：烧结砖和非烧结砖按原材料：粘土砖，页岩砖，煤矸石砖，粉煤灰砖，炉渣砖和灰砂砖。

按有无孔洞：空心砖，多孔砖，实心砖（标准粘土砖尺寸240mm*115mm*53mm）2 水泥分类按用途及性能：通用水泥，专用水泥，特性水泥水泥的初凝：硅酸盐系水泥为干粉状物，加适量的水并拌合后便形成可塑性的水泥浆体，水泥浆体在常温下会逐渐变稠直到开始失去塑性水泥的终凝：随着塑性的消失，水泥浆开始产生强度，此时称为水泥的终凝3 绿色建材：采用建材卫生生产技术的无毒害，无污染，无放射性，有利于环境保护和人体健康，安全的建筑和装饰材料。

第一章绪论一、学习重点（一）基本概念1.土木工程：土木工程是建造各类工程设施的科学技术的总称，它既指工程建设对象，即建在地上、地下和水中的各种设施，也指所应用的材料、设备和所进行的勘察设计、施工、保养、维修等技术。

2基本建设：国家将工厂、矿井、铁路、公路、桥梁、农田水利、商店、住宅、医院、学校、给水排水、煤气输送、输变电等工程建设称为基本建设。

3.信息化管理：在基本建设管理过程中所涉及的勘察设计、施工、保养、维修等技术广泛运用计算机信息技术，对质量（原材料、设计、施工）、进度（工期、人员和机械调配）、造价（人工、材料、机械）和资金成本运作等信息进行收集、储存、处理和交流，并加以科学地综合利用，为基本建设管理及时、准确地提供决策依据。

4.可持续发展：是指既满足当代人的需要、又不对后代人满足其需求的发展构成危害。

（二）基本知识和基本概念1.土木工程概论课程的任务“土木工程”包括哪些内容？“土木工程”专业的学生主要学习哪些知识、掌握哪些基本技能、具备哪些能力？怎样才能学好“土木工程”？回答这些问题就是本课程的基本任务。

土木工程的内容非常广泛，它和人民群众的日常生活密切相关，在国民经济建设中起着非常重要的作用。

土木工程的范围包括房屋建筑工程、公路与城市道路工程、铁路工程、桥梁工程、隧道工程、机场工程、地下工程、给水排水工程、港口工程、码头工程等。

2.土木工程需要解决的问题第一个问题是为人类活动需要（既有物质方面的也有精神方面的）提供功能良好、舒适美观的空间和通道，同时还表现为防水患、兴水利以及环境治理等方面。

这是土木工程的根本目的和出发点。

第二个问题是抵御自然灾害或人为作用力。

前者如地震、风灾、水灾等作用，后者如工程振动、人为破坏等。

第三个问题是要充分发挥材料的作用。

因为材料问题是建造土木工程的根本条件；从古到今，任何土木工程都是由工程材料如土、石、砖、混凝土、钢材、木材、合金材料、工程塑料等按稳定的几何形状和尺寸堆砌建造起来的。

土木工程概论学习指导资料一.课程基本信息课程名称: 土木工程概论英文名称: Introduction to Civil Engineering课程类别:基础课学时: 34 学分: 2二、教学目的及要求《土木工程概论》课是为新入学的学生讲授的一门必修课程，阐述土木工程的重要性和这一学科所含的大致内容，介绍国内外最新技术成就和信息，展望未来。

因此，本课程是一门知识面较广启发性较强的基础课。

设置该课的目的是使学生一进校就了解土木工程的广阔领域，获得大量的信息及研究动向，从而产生强烈的求知欲，建立献身土木工程事业的信念，自觉地主动地学习。

课程基本要求1)了解土木工程在国民经济中的地位和作用；2)了解土木工程的广阔领域与分类；3)了解土木工程的材料、土木工程结构型式、荷载及其受力路线；4)了解各类灾害及土木工程的抗灾；5)了解土木工程建设与使用；6)了解土木工程经济与管理；7)了解土木工程最新技术成就及发展总趋势；8)了解数学、力学与土木工程以及各学科之间的渗透关系；9)较早养成自学、查找资料及思考问题的习惯，结合考核初步训练撰写小论文的能力。

三、课程教学内容1. 综述历史简述：土木工程的重要性；土木工程的建设与使用；各类灾害及土木工程中的抗灾；土木工程的现状和我国现阶段达到的水平，发展总趋势。

2. 土木工程材料土木工程使用的各类材料及其应用概况，工程结构与材料发展的关系，材料工业的新发展及展望。

3. 土木工程种类房屋建筑（包括房屋的组成、单层、多层、大跨、高层、古建筑、特种建筑等），展示房屋建筑最新技术成就及发展方向；各类特种结构的型式，桥梁工程（包括拱式桥、斜拉桥、悬索桥、立交桥等），展示当代桥梁最新技术成就及发展方向；公路、铁道、隧道工程、矿井工程、水利工程、给水与排水工程，相应的新发展及展望；基础与地下结构工程及其新发展。

4. 土木工程的基本结构形式与土木工程荷载介绍梁、柱、拱、桁架等最基本的结构形式，受力路线，结构形式变化及新结构形式、展望；了解荷载、作用与效用的定义，荷载的种类、荷载组合的概述。

第二章土木工程的历史、现状与未来 (6)一、土木工程(Civil Engineering)定义 (6)1、定义 (6)2、应用范围 (6)二、古代土木工程 (7)1、古代建筑特点 (7)2、古代建筑文化 (8)3、古代建筑类型 (8)4、典型古代建筑工程 (9)三、近代的土木工程 (13)1、近代土木工程的时间跨度 (13)2、近代土木工程的材料发展 (13)3、近代土木工程经典案例 (14)4、近代土木工程的主要特征 (14)四、现代的土木工程 (15)1、现代土木工程的特征 (15)2、现代土木工程的发展趋势 (20)五、土木工程的未来 (20)1、未来房屋 (20)2、海上城市 (21)3、月球工厂 (21)4、太空新居 (21)第三章工程材料、作用和作用效应 (23)一、工程材料 (23)1、工程结构所用材料的特性 (23)2、现代土木工程中常用的各种材料 (23)二、作用 (27)1、荷载的分类 (27)2、恒载 (27)3、活载 (28)4、风载 (28)5、地震 (28)6、温差 (28)7、沉降 (28)8、其它 (28)三、作用效应 (29)1、作用效应的特征 (29)2、结构构件常见作用效应 (29)第四章基本结构型式、建筑工程 (30)一、建筑、结构与设备 (30)1、建筑物与构筑物 (30)2、规划、建筑、结构与设备 (30)二、基本结构型式 (30)1、基础 (30)3、柱 (31)4、墙 (31)5、板 (31)6、杆 (32)7、拱 (32)8、壳 (32)三、建筑工程主要结构类型 (32)1、按材料分类 (32)2、按层数分类 (34)3、按受力分类 (34)4、按使用性质分类 (35)5、其它类型 (35)第五章道路、铁路、桥梁工程 (37)一、桥梁工程 (37)1、桥梁组成 (37)2、桥梁荷载 (37)3、桥梁分类 (38)4、梁式桥 (38)5、拱桥 (38)6、刚架桥 (38)7、斜拉桥 (38)8、悬索桥 (39)二、道路工程 (39)1、道路概述 (39)2、道路基本组成 (39)3、公路 (40)4、城市道路 (40)5、高速公路 (41)三、铁路工程 (42)1、基本组成 (42)2、高速铁路 (43)3、地铁与轻轨 (44)4、磁悬浮铁路 (45)第六章水利、港口、环境、市政及其它工程 (47)一、水利工程 (47)1、水利工程的目的 (47)2、水利工程的类型 (47)二、飞机场工程 (48)1、飞机场工程 (48)2、飞机场建筑物 (48)3、机场分类 (48)三、港口工程 (49)1、港口建筑物 (49)四、给排水工程 (50)1、建筑给水系统 (50)2、建筑排水系统 (51)3、屋面排水系统 (51)4、建筑中水系统 (51)五、地下工程 (51)1、施工方法 (52)2、地铁 (52)3、隧道 (52)4、地下建筑 (52)六、特种结构工程 (52)1、高耸结构 (52)2、海洋结构 (53)3、管道结构 (53)4、容器结构 (53)七、环境工程 (53)1、热污染 (53)2、水体污染源 (54)3、大气污染 (54)4、固体污染 (54)5、噪声污染 (54)6、电磁辐射 (54)7、放射性污染 (54)第七章土木工程的相关行业 (55)一、勘察 (55)1、工程地质勘察的目的 (55)2、工程地质勘察的任务 (55)3、工程地质的勘察方法 (55)二、设计（经济与安全的统一） (56)1、结构设计目的 (56)2、结构设计方法 (56)3、结构设计依据 (57)4、结构设计步骤 (57)三、施工 (58)1、土木工程施工 (58)2、施工准备 (58)3、施工组织设计 (59)4、施工实施 (60)5、竣工验收 (62)四、监理 (62)1、工程建设监理概述 (62)2、工程建设监理范围 (62)3、工程建设监理依据 (62)五、经济 (63)1、基本建设在国民经济中的地位和作用 (63)2、建设项目建议书和可行性研究 (63)3、市场调查与预测 (64)4、项目总投资的组成与估算 (64)5、基本建设的工程概（预）算 (64)六、房地产 (64)1、房地产业 (64)2、房地产业在国民经济中的地位和作用 (64)3、房地产开发建设规划与设计 (65)4、房屋商品化与房地产市场 (65)5、房地产经营 (66)6、房地产开发的风险与决策 (66)七、物业管理 (67)1、物业管理 (67)2、物业管理优点 (67)3、物业管理实务 (67)第八章培养目标与培养计划 (68)一、培养目标 (68)1、科学、技术与工程 (68)2、科学家、技术家与工程师 (68)3、智力、能力与素质 (69)4、素质要求 (70)二、培养计划 (71)1、工学本科课程类型 (71)2、土木专业主要课程 (72)3、我院土木专业培养计划 (73)第九章学习原理与学习方法 ...........................................................................错误！未定义书签。